设备与处理器之间的工作通常来说是异步,设备数据要传递给处理器通常来说有以下几种方法:轮询、等待和中断。
让CPU进行轮询等待总是不能让人满意,所以通常都采用中断的形式,让设备来通知CPU读取数据。
2.6内核的函数参数与现在的参数有所区别,这里都主要介绍概念,具体实现方法需要结合具体的内核版本。
request_irq函数申请中断,返回0表示申请成功,其他返回值表示申请失败,其具体参数解释如下:
flags 掩码可以使用以下几个:
快速和慢速处理例程 :现代内核中基本没有这两个概念了,使用SA_INTERRUPT位后,当中断被执行时,当前处理器的其他中断都将被禁止。通常不要使用SA_INTERRUPT标志位,除非自己明确知道会发生什么。
共享中断 :使用共享中断时,一方面要使用SA_SHIRQ位,另一个是request_irq中的dev_id必须是唯一的,不能为NULL。这个限制的原因是:内核为每个中断维护了一个共享处理例程的列表,例程中的dev_id各不相同,就像设备签名。如果dev_id相同,在卸载的迹镇桥时候引起混淆(卸载了另一个中断),当中断到达时会产生内核OOP消息。
共享中断需要满足以下一个条件才能申请成功:
当不需要使用该中断时,需要使用free_irq释放中断。
通常我们会在模块加载的时候申请安装中断处理例程,但书中建议:在设备第一次打开的时候安装,在设备最后一次关闭的时候卸载。
如果要查看中断触发的次数,可以查看 /proc/interrupts 和 /proc/stat。
书中讲述了如何自动检测中断号,在嵌入式开发中通常都是查看原理图和datasheet来直接确定。
自动检测的原理如下:驱动程序通知设备产生中断,然后查看哪些中断信号线被触发了。Linux提供了以下方法来进行探测:
探测工作耗时较长,建议在模块加载的时候做。
中断处理函数和普通函数其实差不多,唯一的区别是其运行的中断上下文中,在这个上下文中有以下注意事项:
中断处理函数典型用法如下:
中断处理函数的参数和返回值含义如下:
返回值主要有两个:IRQ_NONE和IRQ_HANDLED。
对于中断我们是可以进行开启和关闭的,Linux中提供了以下函数 *** 作单个中断姿猛的开关:
该方法可以在所有处理器上禁止或启用中断。
需要注意的是:
如果要关闭当前处理器上所有的中断,则可以调用以下方法:
local_irq_save 会将中断状态保持到flags中,然后禁用处理器上的中断;如果明确知道中断没有在其他地方被禁用,则可以使用local_irq_disable,否则请使用local_irq_save。
locat_irq_restore 会根据上面获取到flags来恢复中断;local_irq_enable 会无条件打开所有中断。
在中断中需要做一些工作,如果工作内容太多,必然导致中断处理所需的时间过长;而中断处理又要求能够尽快完成,这样才不会影响正常的系统调度,这两个之间就产生了矛盾旅蚂。
现在很多 *** 作系统将中断分为两个部分来处理上面的矛盾:顶半部和底半部。
顶半部就是我们用request_irq来注册的中断处理函数,这个函数要求能够尽快结束,同时在其中调度底半部,让底半部在之后来进行后续的耗时工作。
顶半部就不再说明了,就是上面的中断处理函数,只是要求能够尽快处理完成并返回,不要处理耗时工作。
底半部通常使用tasklet或者工作队列来实现。
tasklet的特点和注意事项:
工作队列的特点和注意事项:
什么是中断Linux 内核需要对连接到计算机上的所有硬件设备进行管理,毫无疑问这是它的份内事。如果要管理这些设备,首先得和它们互相通信才行,一般有两种方案可实现这种功能:
轮询(polling) 让内核定期对设备的状态进行查询,然后做出相应的处理;中断(interrupt) 让硬件在需要的时候向内核发出信号(变内核主动为硬件主动)。
第一种方案会让内核做不少的无用功,因为轮询总会周期性的重复执行,大量地耗用 CPU 时间,因此效率及其低下,所以一般都是采用第二种方案 。
对于中断的理解我们先看一个生活中常见的例子:QQ。第一种情况:你正在工作,然后你的好友突然给你发送了一个窗口抖动,打断你正在进行的工作。第
二种情况:当然你有时候也会每隔 5 分钟就去检旁辩老查一下 QQ
看有没有好友找你,虽然这很浪费你的时间。在这里,一次窗口抖动就可以被相当于硬件的中断,而你就相当于 CPU,你的工作就是 CPU
这在执行的进程。而定时查询就被相当于 CPU 的轮询。在这里可以看到:同样作为 CPU 和硬件沟通的方式,中断是硬件主动的方式,较轮询(CPU
主动)更有效些,因为我们都不可能一直无聊到每隔几分钟就去查一遍好友列表。
CPU
有大量的工作需要处理,更不会做这些大量无用功。当然这只是一般情况下。好了,这里又有了一个问题,每个硬件设备都中断,那么如何区分不同硬件呢?不同设
备同时中断如何知道哪个中断是来自硬盘、哪个来自网卡呢?这个很容易,不是每个 QQ 号码都不相同吗?同样的,系运升统上的每个硬件设备都会被分配一个
IRQ 号,通过这个唯一的 IRQ 号就能区别张三和李四了。
从物理学的角度看,中断是一种电信号灶激,由硬件设备产生,并直接送入中断控制器(如
8259A)的输入引脚上,然后再由中断控制器向处理器发送相应的信号。处理器一经检测到该信号,便中断自己当前正在处理的工作,转而去处理中断。此后,
处理器会通知 OS 已经产生中断。这样,OS
就可以对这个中断进行适当的处理。不同的设备对应的中断不同,而每个中断都通过一个唯一的数字标识,这些值通常被称为中断请求线。
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